CN107507592A - 显示装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种显示装置及其控制方法。显示装置包括显示面板和红外光源，显示面板用于在显示模式时进行图像显示，在光谱分析模式时使红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息。显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括多个显示子像素和多个传感子像素。本发明通过将显示子像素和传感子像素集成在同一个显示面板上，实现了显示装置同时具备图像显示功能和获取红外光谱功能，简化了***结构，提高了***稳定性，扩展了应用范围。

Description

显示装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种显示装置及其控制方法。
背景技术
红外光谱分析(Infrared Spectral Analysis)是利用红外光谱对物质分子进行分析和鉴定的技术，通常采用光谱分析仪来进行测量。红外光谱分析仪主要由光源、红外探测器和计算机处理信息***组成，随着技术的发展，红外探测器已发展成为光电***，利用红外光电转换器件将探测到的红外信号转换为电流或者电压信号，并经过读出电路对电信号进行放大和输出等一系列操作，从而获取红外光谱信息。
红外探测器主要包括红外探测阵列和读出电路两部分，红外探测阵列用于将探测到的红外信号转换为在空间与其对应的电信号阵列，而读出电路则将所获取的空间电信号阵列按一定次序输出。目前，探测阵列大都采用碲镉汞HgCdTe、铟镓砷InGaAs等三元半导体化合物作为光电转换材料，而读出电路采用互补型金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，CMOS)硅工艺制作的集成电路，体量大，成本高，主要应用在专业领域。
此外，现有显示模组通常采用玻璃衬底，采用低温薄膜技术制备非晶硅薄膜晶体管电路、多晶硅薄膜晶体管电路或者氧化物薄膜晶体管电路，而现有红外探测器的硅基读出电路和三元半导体探测阵列都需要采用高温扩散、掺杂等工艺，所以无法制备于玻璃、塑料、聚合物等衬底上，因此现有的红外光谱分析装置无法集成于显示模组中，只能作为独立的装置组合在***中，不仅增加了***的复杂性、降低了***的稳定性，而且限制了应用范围。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是，提供一种显示装置及其控制方法，以实现显示装置同时具有图像显示功能和获取红外光谱功能。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种显示装置，包括显示面板和红外光源，所述显示面板用于在显示模式时进行图像显示，在光谱分析模式时使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息。
可选地，所述显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括多个显示子像素和M*N个传感子像素，所述多个显示子像素用于在显示模式时进行图像显示，在光谱分析模式时透射来自所述红外光源的红外光；所述M*N个传感子像素用于在光谱分析模式时分别检测M*N个指定波长的红外线；M和N为大于1的正整数。
可选地，M＝3～10，N＝3～10。
可选地，所述显示面板还包括栅线、数据线和信号读取线，每个显示子像素包括与所述栅线和数据线连接的薄膜晶体管和与所述薄膜晶体管连接的像素电极；每个传感子像素包括分别与所述栅线和信号读取线连接的红外图像传感器。
可选地，所述红外图像传感器包括：设置在基底上且与栅线连接的传感栅电极，覆盖所述传感栅电极的绝缘层，设置在所述绝缘层上且通过绝缘层上的过孔与所述传感栅电极连接的连接电极，分别与所述连接电极和信号读取线连接的传感有源层。
可选地，所述传感栅电极与所述栅线和薄膜晶体管的栅电极同层设置且通过一次构图工艺形成；所述连接电极与所述数据线、信号读取线和薄膜晶体管的源漏电极同层设置且通过一次构图工艺形成；所述传感有源层与薄膜晶体管的有源层同层设置且通过一次构图工艺形成。
可选地，所述M*N个传感子像素分别设置在M个像素行中，每个像素行中包括N个传感子像素；或者，所述M*N个传感子像素分别设置在N个像素行中，每个像素行中包括M个传感子像素；或者，所述M*N个传感子像素分别设置在M个像素列中，每个像素列中包括N个传感子像素；或者，所述M*N个传感子像素分别设置在N个像素列中，每个像素列中包括M个传感子像素。
可选地，所述M个像素行间隔设置，相邻的2个像素行之间的像素行中设置显示子像素；或者，所述N个像素行间隔设置，相邻的2个像素行之间的像素行中设置显示子像素；或者，所述M个像素列间隔设置，相邻的2个像素列之间的像素列中设置显示子像素；或者，所述N个像素列间隔设置，相邻的2个像素列之间的像素列中设置显示子像素。
可选地，每个集成像素包括多个由红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素组成的显示像素，所述传感子像素和所述显示像素依次设置，使所述显示像素形成品字或倒品字布局。
可选地，所述显示子像素和传感子像素依次设置，对于同一像素行，每个传感子像素位于2个显示子像素之间，对于同一像素列，每个传感子像素位于2个显示子像素之间；或者，对于同一像素行，每个显示子像素位于2个传感子像素之间，对于同一像素列，每个显示子像素位于2个传感子像素之间。
本发明实施例还提供了一种显示***，包括上述显示装置。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种显示装置的控制方法，所述显示装置包括显示面板和红外光源；所述控制方法包括：
在显示模式时，所述显示面板进行图像显示；
在光谱分析模式时，所述显示面板使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息。
可选地，所述显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括多个显示子像素和M*N个传感子像素，M和N为大于1的正整数；
所述显示面板进行图像显示，包括：所述多个显示子像素进行图像显示；
所述显示面板使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息，包括：所述多个显示子像素透射来自红外光源的红外光，使所述红外光向被测物体发射；所述M*N个传感子像素接收从被测物体反射的红外线，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
可选地，所述多个显示子像素透射来自红外光源的红外光，使所述红外光向被测物体发射，包括：
所述多个显示子像素被控制为255灰阶状态，使红外光源发出的红外光透过所述多个显示子像素向被测物体发射。
可选地，所述M*N个传感子像素接收从被测物体反射的红外线，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息，包括：
每个传感子像素设置的红外图像传感器接收从被测物体反射的红外线信号；
与所述红外图像传感器连接的信号读取线检测所述红外图像传感器的电阻变化，获得每个传感子像素的红外线强度的变化，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
本发明实施例提供了一种显示装置及其控制方法，通过将显示子像素和传感子像素集成在同一个显示面板上，实现了显示装置同时具备图像显示功能和获取红外光谱功能，简化了***结构，提高了***稳定性，扩展了应用范围。此外，利用显示子像素发射红外光，所发射的红外光为面光源，相比现有点光源的红外激光光源，红外线在待测物质上的反射更加均匀，提高了检测精度。显示面板上的红外图像传感器形成分辨率高的红外传感阵列，进一步提高了检测精度。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
图1为本发明实施例显示装置的结构示意图；
图2为本发明实施例显示面板的像素结构示意图；
图3为本发明实施例阵列基板的结构示意图；
图4为本发明显示面板的像素结构第一实施例的示意图；
图5为本发明显示面板的像素结构第二实施例的示意图；
图6为本发明显示面板的像素结构第三实施例的示意图；
图7为本发明显示面板的像素结构第四实施例的示意图；
图8为本发明显示面板的像素结构第五实施例的示意图；
图9为本发明显示面板的像素结构第六实施例的示意图
图10为本发明显示面板的像素结构第七实施例的示意图。
附图标记说明:
1—显示面板； 2—导光板； 3—组合光源；
11—基底； 12—显示栅电极； 13—传感栅电极；
14—绝缘层； 15—显示有源层； 16—源电极；
17—漏电极； 18—连接电极； 19—传感有源层；
10—栅线； 20—数据线； 30—信号读取线；
40—显示子像素； 50—传感子像素； 31—显示光源；
32—红外光源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了实现显示装置同时具有图像显示功能和红外光谱分析的功能，本发明实施例提供了一种显示装置。图1为本发明实施例显示装置的结构示意图，图2为本发明实施例显示面板的像素结构示意图。如图1所示，显示装置的主体结构包括显示面板1、导光板2和组合光源3。其中，显示面板1设置在导光板2的出光面上，组合光源3设置在导光板2的一侧，组合光源3包括显示光源31和红外光源32，在进行图像显示时显示光源31开启，使显示光通过导光板2入射到显示面板1；在进行光谱分析时红外光源32开启，使红外光通过导光板2和显示面板1向被测物体发射。显示面板1为具有图像显示功能和获取红外光谱功能的集成面板，在进行图像显示时进行正常的图像显示，在进行光谱分析时向被测物体发射红外光，同时检测从被测物体返回的红外光，获得红外线光谱数据。如图2所示，显示面板1包括阵列排布的多个子像素，多个子像素被分别配置成显示子像素40和传感子像素50，传感子像素50均匀分布在显示子像素40之间，显示子像素40用于在进行图像显示时显示相应灰度和颜色的光，在进行光谱分析时透射来自红外光源32的红外光，使红外光向被测物体发射；传感子像素50用于在进行光谱分析时检测来自被测物体的红外线，并将获得的本子像素的红外线强度数据发送给外部处理装置。
具体地，阵列排布的多个子像素由多条栅线10与多条数据线20交叉限定，每个显示子像素40包括薄膜晶体管和像素电极，薄膜晶体管的栅电极与栅线10连接，源电极与数据线20连接，漏电极与像素电极连接，薄膜晶体管用于响应栅线10的扫描信号将数据线20的灰阶电压信号传输给像素电极。每个传感子像素50包括红外图像传感器，红外图像传感器的第一极与栅线10连接，第二极与信号读取线30连接，每个红外图像传感器用于接收来自被测物体的红外线，信号读取线30用于获得对应子像素的红外线强度数据并输出。信号读取线30与数据线20的延伸方向相同，可以设置在邻近数据线20的一侧。
本发明实施例显示装置包括两种工作模式：显示模式和光谱分析模式。在显示模式时，组合光源的显示光源开启，所有显示子像素实现正常显示，与现有显示面板的工作过程相同。光谱分析模式时，组合光源的红外光源开启，所有显示子像素被控制为255灰阶状态，红外光源发出的红外光穿过显示子像素向被测物体发射。同时，所有传感子像素接收从被测物体反射的红外线，通过与信号读取线配合获得每个传感子像素的红外线强度数据，并发送给外部处理装置。外部处理装置接收每个传感子像素的红外线强度数据，并将红外线强度数据转换为图形或图像信息，从而直观地看出红外光谱的分布。
本发明实施例中，组合光源的设置位置可以根据实际需要进行调整，例如，组合光源可以设置在导光板的下侧(远离显示面板的表面)，或组合光源的显示光源和红外光源分别设置在导光板的两侧等，在此不做具体限定。在显示装置工作于光谱分析模式时，红外光源开启，显示光源可以关闭或开启，可根据设计需要确定。在实际实施时，导光板与显示面板之间还可以设置相应膜层，显示光源可以采用白光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，也可以采用点状光源、线状光源、热阴极荧光管、面状光源等，红外光源可以采用红外LED等，在此不做具体限定。
本发明实施例中，显示面板可以是液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)面板，也可以是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)面板。下面以LCD面板为例，说明本发明实施例显示面板的相关结构。显示面板包括对盒的薄膜晶体管阵列(Thin Film Transistor，TFT)基板和彩膜(Color Filter，CF)基板，液晶(LiquidCrystal，LC)分子填充在阵列基板和彩膜基板之间，彩膜基板包括设置在基底上的黑矩阵、彩膜层、平坦层等，与现有彩膜基板结构相同，阵列基板包括设置在基底上的显示结构层和传感结构层，显示结构层设置在与显示子像素相相应的区域，传感结构层设置在与传感子像素相相应的区域。图3为本发明实施例阵列基板的结构示意图，其中左侧所示意的为显示结构层，为常规的薄膜晶体管结构，右侧所示意的为传感结构层。如图3所示，阵列基板包括基底11，设置在基底11上的显示栅电极12和传感栅电极13，覆盖显示栅电极12和传感栅电极13的绝缘层14，设置在绝缘层14上的显示有源层15、源电极16、漏电极17、连接电极18和传感有源层19。其中，显示栅电极12和显示有源层15分别作为薄膜晶体管的栅电极和有源层，显示栅电极12、显示有源层15、源电极16和漏电极17为常规薄膜晶体管结构，作为显示结构层，应用于显示子像素。传感栅电极13、连接电极18和传感有源层19形成红外图像传感器结构，作为传感结构层，应用于传感子像素。具体地，对于显示结构层，显示栅电极12设置在基底11上，绝缘层14覆盖显示栅电极12，设置在绝缘层14上的显示有源层15位于显示栅电极12的上方，源电极16和漏电极17的一端分别与显示有源层15连接，形成TFT沟道，源电极16的另一端与数据线连接，漏电极17的另一端与像素电极连接。对于传感结构层，传感栅电极13设置在基底11上，绝缘层14覆盖显示栅电极12，设置在绝缘层14上的连接电极18通过绝缘层14上的过孔与传感栅电极13连接，传感有源层19的一端与连接电极18连接，另一端与信号读取线30连接。
本发明实施例中，栅线、显示栅电极12和传感栅电极13同层设置且通过一次构图工艺形成，即显示子像素和传感子像素共用栅线，数据线、源电极16、漏电极17、连接电极18和信号读取线30同层设置且通过一次构图工艺形成，显示有源层15和传感有源层19同层设置且通过一次构图工艺形成，显示有源层15和传感有源层19可以采用非晶硅(a-Si)、低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)等半导体材料。相关制备过程包括：首先，通过第一次构图工艺在基底上形成栅线、显示栅电极和传感栅电极图形，随后沉积覆盖上述图形的绝缘层。随后，通过第二次构图工艺在绝缘层上形成过孔，过孔位于传感栅电极位置。随后，通过第三次构图工艺形成数据线、源电极、漏电极、连接电极和信号读取线，连接电极通过过孔与传感栅电极连接。最后，通过第四次构图工艺形成显示有源层和传感有源层，显示有源层设置在源电极和漏电极之间，分别与源电极和漏电极连接形成TFT沟道，传感有源层分别与连接电极和信号读取线连接。第四次构图工艺中，可以通过对光刻胶溶解处理使传感有源层形成悬空结构，可以通过在传感有源层上形成特定波长的滤波膜实现对不同波长的检测。图3所示结构仅为一种示例，在实际实施时，可以根据实际需要调整显示结构层和传感结构层的结构以及制备方式。本实施例中所说的“构图工艺”包括沉积膜层、涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理，是现有成熟的制备工艺。沉积可采用溅射、蒸镀、化学气相沉积等已知工艺，涂覆可采用已知的涂覆工艺，刻蚀可采用已知的方法，在此不做具体的限定。
本发明实施例红外图像传感器基于微测辐射热技术实现红外线感知，当红外线照射到传感有源层上时，使其温度上升，温度上升导致其电阻变化，通过检测其电阻变化即可实现红外线强度的检测。具体地，由于传感有源层的一端通过连接电极与传感栅电极连接，因此在栅线开启时，栅线电压则施加在传感有源层上。当红外线照射到传感有源层时使传感有源层电阻变化，由于传感有源层的另一端连接电位恒定的信号读取线，传感有源层电阻变化导致信号读取线的电流变化，通过检测信号读取线的电流变化即可测量出传感有源层的电阻变化，继而得出红外线强度的变化。
本发明实施例提供了一种显示装置，通过将显示子像素和传感子像素集成在同一个显示面板上，实现了显示装置同时具备图像显示功能和获取红外光谱功能，简化了***结构，提高了***稳定性，扩展了应用范围。由于利用显示子像素发射红外光，因此所发射的红外光为面光源，相比现有点光源的红外激光光源，红外线在待测物质上的反射更加均匀，提高了检测精度。由于显示面板上的红外图像传感器形成红外传感阵列，且红外传感阵列分辨率高，因此进一步提高了检测精度。显示装置中红外图像传感器和薄膜晶体管采用相同的制备工艺制备，利用现有成熟工艺且改动小，具有生产成本低、产品质量高等优点。
为了获取红外光谱，本发明实施例的每个传感子像素被配置成检测指定波长的传感子像素，多个检测不同波长的传感子像素作为一个获得红外线光谱数据的集成像素。因此，本发明实施例的显示装置可以理解为，显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括M*N个传感子像素和多个显示子像素，M*N个传感子像素用于分别检测M*N个指定波长的红外线，形成λ1～λM*N的红外线光谱数据，M和N为大于1的正整数。其中M＝3～15，N＝3～15。优选地，M＝3～10，N＝3～10，即每个集成像素包括9～100个传感子像素。按照本发明实施例红外图像传感器的结构设计，每个红外图像传感器可以获得10nm～20nm波长范围的红外线数据，则每个集成像素可以获得90nm～2000nm波长范围的红外线光谱数据，可以适用于大部分红外光谱分析的应用场景。
下面通过具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。
第一实施例
图4为本发明显示面板的像素结构第一实施例的示意图。如图4所示，其中虚线矩形框表示1个集成像素100。本实施例1个集成像素100包括9个显示子像素40和9个传感子像素50，即M＝3，N＝3，覆盖范围为6个像素行*3个像素列。9个显示子像素40分设在3个间隔的显示像素行中，每个显示像素行中包括3个显示子像素40，分别是红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B，用于进行正常的图像显示。9个传感子像素50分设在3个间隔的传感像素行中，每个传感像素行中包括3个传感子像素50。每个显示像素行设置在相邻的2个传感像素行之间，或者，每个传感像素行设置在相邻的2个显示像素行之间。具体地，组成1个显示像素的R、G和B的三个子像素沿像素行方向依次排列，每3个传感子像素(λ1、λ2和λ3，λ4、λ5和λ6，λ7、λ8和λ9)沿像素行方向依次排列，形成覆盖6*3个子像素的集成像素。
按照本实施例设置的像素结构，由于红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B组成1个显示像素，9个传感子像素组成1个红外光谱像素，即1个集成像素包括3个显示像素和1个红外光谱像素，因此该像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的三分之一。实际实施时，可以通过在集成像素中增加或减少显示子像素来调整红外传感阵列与显示阵列的分辨率之比。例如，将图4所示的集成像素中的第1个显示像素行去除，或在集成像素中最后1个传感像素行后增加1个显示像素行。
根据本实施例的技术构思可以看出，本实施例可以适用于1个集成像素包括M*3个或3*N个传感子像素的设计布局。例如，将M*3个传感子像素分别设置在M个传感像素行中，每个传感像素行中包括3个传感子像素。又如，将3*N个传感子像素分别设置在3个传感像素行中，每个传感像素行中包括N个传感子像素。再如，将M*3个传感子像素分别设置在M/2个传感像素行中，每个传感像素行中包括2*3个传感子像素，或将3*N个传感子像素分别设置在2*3个传感像素行中，每个传感像素行中包括N/2个传感子像素。同样，本实施例可以适用于1个集成像素包括M*N个传感子像素的设计布局，将M*N个传感子像素分别设置在M个传感像素行中，每个传感像素行中包括N个传感子像素，或者将M*N个传感子像素分别设置在N个传感像素行中，每个传感像素行中包括M个传感子像素。
第二实施例
图5为本发明显示面板的像素结构第二实施例的示意图。如图5所示，本实施例与前述第一实施例的主体结构相同，1个集成像素100包括9个显示子像素40和9个传感子像素50。与前述第一实施例不同的是，本实施例1个集成像素100覆盖范围为3个像素行*6个像素列。9个显示子像素40分设在3个间隔的显示像素列中，每个显示像素列中包括3个显示子像素40，每个传感像素列中包括3个传感子像素50。每个显示像素列设置在相邻的2个传感像素列之间，或者，每个传感像素列设置在相邻的2个显示像素列之间。具体地，组成1个显示像素的R、G和B的三个子像素沿像素列方向依次排列，每3个传感子像素(λ1、λ2和λ3，λ4、λ5和λ6，λ7、λ8和λ9)沿像素列方向依次排列，形成覆盖3*6个子像素的集成像素。
与前述第一实施例相同，本实施例像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的三分之一。
第三实施例
图6为本发明显示面板的像素结构第三实施例的示意图。如图6所示，本实施例与前述第一实施例的主体结构相同，1个集成像素100包括9个显示子像素40和9个传感子像素50。与前述第一实施例不同的是，本实施例1个集成像素100覆盖范围为2个像素行*9个像素列，9个显示子像素40分设在2个像素行中，1个像素行中包括6个显示子像素40，另1个像素行中包括3个显示子像素40。9个传感子像素50也分设在2个像素行中，1个像素行中包括3个传感子像素50，另1个像素行中包括6个传感子像素50。具体地，1个像素行中，3个传感子像素50设置在中间的3个像素列上，两侧的像素列上设置6个显示子像素40。另1个像素行中，3个显示子像素40设置在中间的3个像素列上，两侧的像素列上设置6个传感子像素50。从R、G和B子像素组成1个显示像素角度看，3个显示像素设置在2个像素行中，形成倒品字布局。当然，本实施例的2个像素行可以互换，使3个显示像素设置形成品字布局。
与前述第一实施例相同，本实施例像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的三分之一。显然，本实施例方案，可以扩展为9个显示子像素和9个传感子像素分设在9个像素行中，形成覆盖9个像素行*2个像素列范围的方案。
第四实施例
图7为本发明显示面板的像素结构第四实施例的示意图。如图7所示，本实施例与前述第一实施例的主体结构相同，1个集成像素100包括9个显示子像素40和9个传感子像素50。与前述第一实施例不同的是，本实施例1个集成像素100覆盖范围为6个像素行*3个像素列，9个显示子像素40分设在3个像素列中，每个像素列中包括3个显示子像素40。9个传感子像素50也分设在3个像素列中，每个像素列中包括3个传感子像素50。具体地，组成1个显示像素的R、G和B三个子像素沿同一像素列依次排列，3个显示像素设置在3个像素列中，形成倒品字布局。当然，本实施例的3个像素行可以通过调整，使3个显示像素形成品字布局。
与前述第一实施例相同，本实施例像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的三分之一。显然，本实施例方案，可以扩展为9个显示子像素和9个传感子像素分设在3个像素行中，形成覆盖3个像素行*6个像素列范围的方案。
第五实施例
图8为本发明显示面板的像素结构第五实施例的示意图。如图8所示，本实施例与前述第一实施例的主体结构相同，1个集成像素100包括9个显示子像素40和9个传感子像素50。与前述第一实施例不同的是，本实施例1个集成像素100覆盖范围为6个像素行*3个像素列。9个显示子像素40分设在6个像素行中，其中3个像素行中包括2个显示子像素40，另3个像素行中包括1个显示子像素40。9个传感子像素50分设在6个像素行中，其中3个像素行中包括1个传感子像素50，另3个像素行中包括2个传感子像素50。具体地，所有的显示子像素40和传感子像素50均间隔设置，对于同一像素行，每个显示子像素40位于2个传感子像素50之间，每个传感子像素50位于2个显示子像素40之间。对于同一像素列，每个显示子像素40位于2个传感子像素50之间，每个传感子像素50位于2个显示子像素40之间。组成1个显示像素的R、G和B三个子像素设置在2个像素行内，形成倒品字布局。当然，本实施例的6个像素行可以通过调整，使R、G和B三个子像素形成品字布局。
与前述第一实施例相同，本实施例像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的三分之一。显然，本实施例方案，可以扩展为9个显示子像素和9个传感子像素分设在3个像素行中，形成覆盖3个像素行*6个像素列范围的方案。
本领域技术人员可以理解，虽然前述第一～第五实施例是以9个传感子像素为例进行的说明，但将上述实施例稍加修改即可适用于7个、8个、10个或11个传感子像素的布局。例如，图4所示的像素结构中，将传感子像素λ5更换成显示子像素，即为1个集成像素中包含8个传感子像素的布局。将传感子像素λ4和λ6更换成显示子像素，即为1个集成像素中包含7个传感子像素的布局。实际实施时，对于M*N个传感子像素稍加修改(将传感子像素更换成显示子像素，或将显示子像素更换成传感子像素)，即可适用于M*N-2个、M*N-1个、M*N+1个或M*N+2个传感子像素的布局。
第六实施例
图9为本发明显示面板的像素结构第六实施例的示意图。基于前述第五实施例的技术思路，其像素结构形式可以适用不同数量的传感子像素。如图9所示，本实施例1个集成像素包括4个传感子像素，覆盖范围为3个像素行*3个像素列。其中，5个显示子像素40分设在3个像素行中，其中2个像素行中分别包括2个显示子像素40，另1个像素行中包括1个显示子像素40，设置在包括2个显示子像素40的2个像素行中之间。4个传感子像素50分设在3个像素行中，其中2个像素行中分别包括1个传感子像素50，另1个像素行中包括2个传感子像素50，设置在包括1个传感子像素50的2个像素行中之间。具体地，所有的显示子像素40和传感子像素50均间隔设置，对于同一像素行，每个显示子像素40位于2个传感子像素50之间，每个传感子像素50位于2个显示子像素40之间。对于同一像素列，每个显示子像素40位于2个传感子像素50之间，每个传感子像素50位于2个显示子像素40之间。进一步地，两个相邻的集成像素中，可以共用同一像素行。例如，第一集成像素101和第二集成像素102共用“显示子像素R、传感子像素λ4和显示子像素B”的像素行，第二集成像素102和第三集成像素103共用“显示子像素R、传感子像素λ2和显示子像素B”的像素行。当然，两个相邻的集成像素中，也可以共用同一像素列。本实施例像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的0.6左右。
虽然本实施例示意了1个集成像素包括4个传感子像素的结构，但该方案可以扩展为1个集成像素包括多个传感子像素。例如，图9中前4个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括6个传感子像素；图9中前5个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括7个传感子像素；图9中前6个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括9个传感子像素；图9中前7个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括10个传感子像素。依次类推，当8个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括12个传感子像素；当9个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括13个传感子像素。同时，本实施例包括4个传感子像素的布局可以容易地扩展为包括8个、16个、24个….传感子像素的布局。
由此可见，本实施例可以适用于包括M*4个、M*6个、M*7个、M*8个、M*9个、M*10个、M*11个、M*12个、M*13个等传感子像素的设计布局。当然也适用于4*N个、6*N个、7*N个、8*N个、9*N个、10*N个、11*N个、12*N个、13*N个等传感子像素的设计布局。同时，本实施例通过两个相邻集成像素之间共用同一像素行，在显示面板子像素数量一定的情况下，可以形成较大数量的集成像素，提高了红外传感阵列的分辨率。
第七实施例
图10为本发明显示面板的像素结构第七实施例的示意图。基于前述第五和第六实施例的技术思路，其像素结构形式可以适用不同数量的传感子像素。如图10所示，本实施例1个集成像素包括5个传感子像素50，覆盖范围为3个像素行*3个像素列。其中，4个显示子像素40分设在3个像素行中，其中2个像素行中分别包括1个显示子像素40，另1个像素行中包括2个显示子像素40，设置在包括1个显示子像素40的2个像素行中之间。5个传感子像素50分设在3个像素行中，其中2个像素行中分别包括2个传感子像素50，另1个像素行中包括1个传感子像素50，设置在包括2个传感子像素50的2个像素行中之间。具体地，所有的显示子像素40和传感子像素50均间隔设置，对于同一像素行，每个显示子像素40位于2个传感子像素50之间，每个传感子像素50位于2个显示子像素40之间。对于同一像素列，每个显示子像素40位于2个传感子像素50之间，每个传感子像素50位于2个显示子像素40之间。进一步地，两个相邻的集成像素中，共用同一像素行。例如，第一集成像素101和第二集成像素102共用“传感子像素λ4、显示子像素G和传感子像素λ5”的像素行，第二集成像素102和第三集成像素103共用“传感子像素λ1、显示子像素G和传感子像素λ2”的像素行。当然，两个相邻的集成像素中，也可以共用同一像素列。本实施例像素结构所形成的红外传感阵列的分辨率为显示阵列的分辨率的0.8左右。
虽然本实施例示意了1个集成像素包括5个传感子像素的结构，但该方案可以扩展为1个集成像素包括多个传感子像素。例如，图10中前4个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括6个传感子像素；图10中前5个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括8个传感子像素；图10中前6个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括9个传感子像素；图10中前7个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括11个传感子像素。依次类推，当8个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括12个传感子像素；当9个像素行作为1个集成像素，该集成像素包括14个传感子像素。同时，本实施例包括5个传感子像素的布局可以容易地扩展为包括10个、20个、30个….传感子像素的布局。
由此可见，本实施例可以适用于包括M*5个、M*6个、M*8个、M*9个、M*10个、M*11个、M*12个、M*14个等传感子像素的设计布局。当然也适用于5*N个、6*N个、8*N个、9*N个、10*N个、11*N个、12*N个、14*N个等传感子像素的设计布局。同时，本实施例通过两个相邻集成像素之间共用同一像素行，在显示面板子像素数量一定的情况下，可以形成较大数量的集成像素，提高了红外传感阵列的分辨率。
根据本申请前述实施例的技术思路，本发明显示面板可以实现1个集成像素包括M*N个传感子像素的布局，其中M＝3～15，N＝3～15。进一步地，可以通过前述实施例的任意组合，实现任意数量传感子像素的布局。
第八实施例
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置的控制方法，采用前述实施例的显示装置，显示装置的主体结构包括显示面板和组合光源，组合光源包括显示光源和红外光源，显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括多个显示子像素和M*N个传感子像素，M*N个传感子像素用于分别检测M*N个指定波长的红外线，M和N为大于1的正整数。，其中M＝3～15，N＝3～15。优选地，M＝3～10，N＝3～10。
本实施例显示装置的控制方法包括：
在显示模式时，所述显示光源开启；所述显示面板用于进行图像显示；
在光谱分析模式时，所述红外光源开启；所述显示面板用于使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息。
其中，所述显示面板用于进行图像显示包括：所述多个显示子像素进行图像显示；
所述显示面板用于使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息，包括：所述多个显示子像素透射来自红外光源的红外光，使所述红外光向被测物体发射；所述M*N个传感子像素接收从被测物体反射的红外线，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
其中，所述多个显示子像素透射来自红外光源的红外光，使所述红外光向被测物体发射，包括：
所述多个显示子像素被控制为255灰阶状态，使红外光源发出的红外光透过所述多个显示子像素向被测物体发射。
本实施例显示子像素的结构与现有显示子像素相同，包括与栅线和数据线连接的薄膜晶体管和与薄膜晶体管连接的像素电极。在栅线打开时，数据线通过薄膜晶体管向像素电极施加255灰阶数据，使栅线行的显示子像素被控制为255灰阶状态，红外光源发出的红外光透过255灰阶状态的显示子像素向被测物体发射。
其中，所述M*N个传感子像素接收从被测物体反射的红外线，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息，包括：
每个传感子像素设置的红外图像传感器接收从被测物体反射的红外线信号；
与所述红外图像传感器连接的信号读取线检测所述红外图像传感器的电阻变化，获得每个传感子像素的红外线强度的变化，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
本实施例传感子像素设置有红外图像传感器，红外图像传感器包括设置在基底上且与栅线连接的传感栅电极，覆盖传感栅电极的绝缘层，设置在绝缘层上且通过绝缘层上的过孔与传感栅电极连接的连接电极，分别与连接电极和信号读取线连接的传感有源层。当红外图像传感器接收到从被测物体反射的红外线信号时，红外图像传感器基于微测辐射热技术实现红外线感知，即红外线照射红外图像传感器的传感有源层使其温度上升，温度上升导致其电阻变化，通过检测其电阻变化即可实现红外线强度的检测。具体地，传感有源层的一端通过连接电极与传感栅电极连接，在栅线开启时，栅线电压则施加在传感有源层上。当红外线照射到传感有源层时使传感有源层电阻变化，传感有源层的另一端连接电位恒定的信号读取线，传感有源层电阻变化会导致信号读取线的电流变化，通过检测信号读取线的电流变化即可测量出传感有源层的电阻变化，继而得出红外线强度的变化。在获得每个传感子像素的红外线强度的变化后，即可获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
第九实施例
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示***，包括上述显示装置。该显示***可以应用于夜间成像、手势控制等场景，显示装置所检测的红外线强度数据可以传输至外部处理装置(如计算机)中，外部处理装置将红外线强度数据转换为图形或图像信息，从而直观地看出红外光谱的分布。同时。显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和红外光源，所述显示面板用于在显示模式时进行图像显示，在光谱分析模式时使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括多个显示子像素和M*N个传感子像素，所述多个显示子像素用于在显示模式时进行图像显示，在光谱分析模式时透射来自所述红外光源的红外光；所述M*N个传感子像素用于在光谱分析模式时分别检测M*N个指定波长的红外线；M和N为大于1的正整数。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，M＝3～10，N＝3～10。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板还包括栅线、数据线和信号读取线，每个显示子像素包括与所述栅线和数据线连接的薄膜晶体管和与所述薄膜晶体管连接的像素电极；每个传感子像素包括分别与所述栅线和信号读取线连接的红外图像传感器。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述红外图像传感器包括：设置在基底上且与栅线连接的传感栅电极，覆盖所述传感栅电极的绝缘层，设置在所述绝缘层上且通过绝缘层上的过孔与所述传感栅电极连接的连接电极，分别与所述连接电极和信号读取线连接的传感有源层。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述传感栅电极与所述栅线和薄膜晶体管的栅电极同层设置且通过一次构图工艺形成；所述连接电极与所述数据线、信号读取线和薄膜晶体管的源漏电极同层设置且通过一次构图工艺形成；所述传感有源层与薄膜晶体管的有源层同层设置且通过一次构图工艺形成。
7.根据权利要求2～6任一所述的显示装置，其特征在于，
所述M*N个传感子像素分别设置在M个像素行中，每个像素行中包括N个传感子像素；或者，所述M*N个传感子像素分别设置在N个像素行中，每个像素行中包括M个传感子像素；或者，所述M*N个传感子像素分别设置在M个像素列中，每个像素列中包括N个传感子像素；或者，所述M*N个传感子像素分别设置在N个像素列中，每个像素列中包括M个传感子像素。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，
所述M个像素行间隔设置，相邻的2个像素行之间的像素行中设置显示子像素；或者，所述N个像素行间隔设置，相邻的2个像素行之间的像素行中设置显示子像素；或者，所述M个像素列间隔设置，相邻的2个像素列之间的像素列中设置显示子像素；或者，所述N个像素列间隔设置，相邻的2个像素列之间的像素列中设置显示子像素。
9.根据权利要求2～6任一所述的显示装置，其特征在于，每个集成像素包括多个由红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素组成的显示像素，所述传感子像素和所述显示像素依次设置，使所述显示像素形成品字或倒品字布局。
10.根据权利要求2～6任一所述的显示装置，其特征在于，所述显示子像素和传感子像素依次设置，对于同一像素行，每个传感子像素位于2个显示子像素之间，对于同一像素列，每个传感子像素位于2个显示子像素之间；或者，对于同一像素行，每个显示子像素位于2个传感子像素之间，对于同一像素列，每个显示子像素位于2个传感子像素之间。
11.一种显示***，其特征在于，包括如权利要求1～10任一所述的显示装置。
12.一种显示装置的控制方法，其特征在于，所述显示装置包括显示面板和红外光源；所述控制方法包括：
在显示模式时，所述显示面板进行图像显示；
在光谱分析模式时，所述显示面板使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述显示面板包括阵列排布的多个集成像素，每个集成像素包括多个显示子像素和M*N个传感子像素，M和N为大于1的正整数；
所述显示面板进行图像显示，包括：所述多个显示子像素进行图像显示；
所述显示面板使所述红外光源发出的红外光向被测物体发射，并接收从被测物体反射的红外线，获得红外线光谱信息，包括：所述多个显示子像素透射来自红外光源的红外光，使所述红外光向被测物体发射；所述M*N个传感子像素接收从被测物体反射的红外线，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述多个显示子像素透射来自红外光源的红外光，使所述红外光向被测物体发射，包括：
所述多个显示子像素被控制为255灰阶状态，使红外光源发出的红外光透过所述多个显示子像素向被测物体发射。
15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述M*N个传感子像素接收从被测物体反射的红外线，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息，包括：
每个传感子像素设置的红外图像传感器接收从被测物体反射的红外线信号；
与所述红外图像传感器连接的信号读取线检测所述红外图像传感器的电阻变化，获得每个传感子像素的红外线强度的变化，获得M*N个指定波长的红外线光谱信息。
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